智能充電網(wǎng)絡(luò)方案

1、2.2電動汽車充電樁通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求    作為電網(wǎng)配用電側(cè)的電動汽車充電樁，其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是被測點(diǎn)多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴(kuò)展性的結(jié)構(gòu)，因此，電動汽車充電樁通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問題：（1） 通信的可靠性通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強(qiáng)的電磁干擾或噪音干擾的考驗(yàn)，并保持通信的暢通。（2） 建設(shè)費(fèi)用在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設(shè)費(fèi)用及長期使用和維護(hù)的費(fèi)用。（3） 雙向通信不僅能實(shí)現(xiàn)信息量的上傳，還要實(shí)現(xiàn)控制量的下達(dá)。（4） 多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速

2、率隨著以后終端業(yè)務(wù)量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高。（5） 通信的靈活性和可擴(kuò)展性由于充電樁具有控制點(diǎn)面多、面廣和分散的特點(diǎn)，要求采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，隨著“ALL IP”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢的發(fā)展以及電力運(yùn)營業(yè)務(wù)的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。    2.3電動汽車充電樁現(xiàn)有通信方式電動汽車充電樁屬于配電網(wǎng)側(cè)，其通信方式往往和配電網(wǎng)自動化一起綜合考慮。通信是配電網(wǎng)自動化的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)，區(qū)域不同、條件不同，可應(yīng)用的通信方式也不同，具體到電動汽車充電樁，其通信方式主要有有線方式

3、和無線方式：（1）有線方式有線方式主要有：有線以太網(wǎng)（RJ45線、光纖）、工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）。有線以太網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大，缺點(diǎn)是布線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、施工成本高、靈活性差。工業(yè)串行總線（RS485、RS232、CAN總線）優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠，設(shè)計簡單，缺點(diǎn)是布網(wǎng)復(fù)雜、擴(kuò)展性差、施工成本高、靈活性差、通信容量低。 （2）無線方式無線方式主要采用移動運(yùn)營商的移動數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，如：GRPS、EVDO、CDMA等。采用移動運(yùn)營商的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要將電動汽車充電樁這一電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備接入移動運(yùn)營商的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，需要支付昂貴的月租和年費(fèi)，隨著充電樁數(shù)

4、量的增加費(fèi)用將越來越大；同時數(shù)據(jù)的安全性和網(wǎng)絡(luò)的可靠性都受到移動運(yùn)營商的限制，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行；其次，移動運(yùn)營商的移動接入帶寬屬共享帶寬，當(dāng)局部區(qū)域有大量設(shè)備接入時，其接入的可靠性和每個用戶的平均帶寬會惡化，不利于充電樁群的密集接入、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸。    2.4光載無線通信技術(shù) 隨著光纜成本的不斷下降，“光進(jìn)銅退”已經(jīng)成為整個有線通信的發(fā)展趨勢，光纖通信在配電網(wǎng)通信建設(shè)中已被廣泛采用，光纖通信以其獨(dú)有的優(yōu)勢已成為電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主流選擇。    目前國內(nèi)電力系統(tǒng)已經(jīng)完成敷設(shè)了覆蓋全國的光纖網(wǎng)絡(luò)，即通常所說的：“三縱四橫”的

5、主干傳輸網(wǎng)絡(luò)。隨著電力通信建設(shè)的不斷推進(jìn)，光纜線路正逐步延伸至110 KV以下的通信網(wǎng)絡(luò)，在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，甚至延伸到了6KV左右的變電站。    隨著智能電網(wǎng)建設(shè)逐步深入，配用電以及輸電線路綜合監(jiān)測等應(yīng)用需要電力通信實(shí)現(xiàn)更大范圍以及更靈活的接入。尤其是應(yīng)對自然災(zāi)害等突發(fā)事件時，亟需對分布點(diǎn)多面廣，且大部分暴露在室外，易受設(shè)備老化天氣及人為破壞等因素而引起故障的配用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。考慮到無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)在配用電通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢，如何充分利用現(xiàn)有光纖資源，滿足配用電側(cè)應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時監(jiān)測成為亟待解決的課題。    近年

6、來，光載無線(ROF)技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)低成本高速無線通信的有效解決方案，其通過光纖鏈路在中心控制局和遠(yuǎn)端天線單元之間實(shí)現(xiàn)無線射頻（RF）信號的分發(fā)。在簡化遠(yuǎn)端天線單元的同時，在中心局實(shí)現(xiàn)功能的集中化、器件設(shè)備的共享以及頻譜帶寬資源的動態(tài)分配，大幅度降低系統(tǒng)傳輸成本并提高系統(tǒng)傳輸性能、頻譜效率、覆蓋區(qū)域和靈活性，實(shí)現(xiàn)寬帶無線接入與光傳輸技術(shù)的融合。完全滿足電動汽車充電樁等配電網(wǎng)側(cè)的通信要求。    2.5飛瑞敖光載無線通信技術(shù)    廣州飛瑞敖電子科技有限公司擁有光載無線傳輸與交換的核心技術(shù)，研究開發(fā)的光載無線信號分布式系統(tǒng)及其核心設(shè)備光載無線交

7、換機(jī)，彌補(bǔ)了業(yè)內(nèi)的技術(shù)空白，滿足物聯(lián)網(wǎng)各環(huán)節(jié)不同通信需求，提供WiFi射頻信號的大范圍光纖分布，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域中感知對象的信息，實(shí)現(xiàn)大覆蓋區(qū)域終端設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測、復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)靈活的接入與調(diào)控。光載無線系統(tǒng)主要由光載無線交換機(jī)、光纖線路、遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，其中的光載無線交換機(jī)為光載無線系統(tǒng)的核心設(shè)備，也是本項目的核心設(shè)備。光載無線交換機(jī)由5 個部分構(gòu)成，分別是：多用途信號處理器、通信模塊組、射頻信號交換單元、模擬光端機(jī)光電模塊及系統(tǒng)軟件，主要實(shí)現(xiàn)與外部以太網(wǎng)和通信的接口、提供終端設(shè)備的接入連接、實(shí)現(xiàn)射頻信號的路由交換、實(shí)現(xiàn)電光/光電轉(zhuǎn)換及子載波

8、復(fù)用、以及整個網(wǎng)絡(luò)的管理。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)由光電、電光轉(zhuǎn)換模塊和RF雙向放大器組成，結(jié)構(gòu)非常簡單。通過上述分析，可以認(rèn)為：安裝/維護(hù)方便、價格合理、通信量大、覆蓋范圍廣已成為智能配電網(wǎng)通訊系統(tǒng)和電動汽車充電樁通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。在此，飛瑞敖提出電動汽車充電樁的光載無線通信技術(shù)解決方案。圖3相比于現(xiàn)有的電動汽車充電樁的通信方式，具有如下優(yōu)勢：（1）射頻信號覆蓋范圍大；（2）射頻信號源集中于交換機(jī)中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制和管理，系統(tǒng)的安全性和可靠性高；（3）網(wǎng)絡(luò)容量大，無線網(wǎng)絡(luò)采用WiFi 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬高達(dá)54Mbps；（4）設(shè)備安裝、維護(hù)方便，擴(kuò)展容易、價格合理；（5）核心設(shè)備光載無線交換

9、機(jī)還具有容量重構(gòu)的功能，在不改變現(xiàn)有硬件設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的通信容量增加；（6）基于光載無線交換機(jī)構(gòu)建的電動汽車充電樁通信網(wǎng)絡(luò)平臺，屬于電網(wǎng)公司自建的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，完全置于電網(wǎng)公司的管理和控制之下，便于開展綜合業(yè)務(wù)和功能擴(kuò)展，如提供停車場的車輛管理、客戶的無線接入等其他增值業(yè)務(wù)；（7）光載無線交換機(jī)中內(nèi)置的WiFi接入點(diǎn)（AP），采用標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠與變電站、配電站等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備無縫連接，符合未來全I(xiàn)P通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。     2.6電動汽車充電樁通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體解決方案電動汽車充換電系統(tǒng)是一個龐大的電力網(wǎng)絡(luò)資源，其通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是被測點(diǎn)多且分散、

10、覆蓋面廣、通信距離短。隨著城市充換電設(shè)施的持續(xù)建設(shè)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟缶哂徐`活性和擴(kuò)展性的結(jié)構(gòu)。對此，在當(dāng)前主流的WiFi無線接入技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合光載無線網(wǎng)絡(luò)及其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的傳輸技術(shù)、WiFi無線接入技術(shù)、射頻交換與重構(gòu)技術(shù)、無線傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)WiFi射頻信號和2G/3G/4G等無線信號的大范圍分布，同時實(shí)現(xiàn)多個接入點(diǎn)的射頻交換、分配和功率控制，從而建立起基于光載無線技術(shù)的電動汽車充電樁通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。進(jìn)一步結(jié)合國家智能電網(wǎng)建設(shè)對電力通信的需求和電動汽車充電樁的實(shí)際應(yīng)用，建立電動汽車充電樁的信息化管理平臺，實(shí)現(xiàn)電動汽車充電樁的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測及其它增值服務(wù)，形成電動汽車充電樁通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體解決方案。圖4三、結(jié)束語國家制定了新能源汽車十年發(fā)展規(guī)劃和電動車“十二五”專項規(guī)劃，大力扶持電動汽車的科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2012年4月18日，國務(wù)院討論通過節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20122020年），加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，緩解能源和環(huán)境壓力，推動汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。與此同時，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)兩大電網(wǎng)公司均展